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基于控制障碍函数的轮式机器人分布式安全控制方法技术

技术编号:46032023 阅读:17 留言:0更新日期:2025-08-05 19:34
本发明专利技术公开了一种基于控制障碍函数的轮式机器人分布式安全控制方法,其包括以下步骤:S1:建立多机器人通讯,以便各机器人在有限通讯范围内与邻居机器人交换状态信息;状态信息包括位置信息、速度信息;S2:根据编队控制目标,设计分布式的编队控制器;S3:构建分布式控制障碍函数;S4:根据分布式控制障碍函数,为各机器人构建分布式安全控制器;S5:构建整体安全屏障函数,用于验证机器人的整体安全性;S6:部署步骤S4得到的分布式安全控制器。该发明专利技术能够实现基本的拓扑避障的同时,切实保证各个智能体的自身约束,实现内部、外部一致安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人,尤其涉及基于控制障碍函数的轮式机器人分布式安全控制方法


技术介绍

1、避碰作为一种重要的安全特性,在实际的多智能体系统中得到了广泛的研究,如多机器人系统、多无人驾驶车辆系统和移动目标围栏系统等。碰撞避免要求代理与其他代理保持安全距离,这一要求可以编码为成对安全集,即平滑函数的超级别集。然而,由于通信半径有限,由于每个代理的邻居都在变化,因此避免碰撞的约束是时变的。在有限的通信半径下,构建一个局部lipschitz连续分布式控制框架来避免碰撞是具有挑战性的。

2、现有许多有效的避碰方法,如微分博弈、势垒李雅普诺夫函数和模型预测控制。在微分博弈方法中,碰撞避免问题被表述为微分博弈,基于微分博弈的解,构建了一个动态反馈策略来避免碰撞。基于势能函数的方法提出了一种距离相关函数,该函数随着距离接近阈值而增加到无穷大。通过引入李雅普诺夫稳定性理论,解决了多智能体协调中的碰撞问题。模型预测控制方法通过采用动态模型来预测未来的系统行为,实现包括碰撞避免在内的多目标控制。

3、cbf被证明是解决安全问题的有效工具,可用于设计控本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于控制障碍函数的轮式机器人分布式安全控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于控制障碍函数的轮式机器人分布式安全控制方法,其特征在于,步骤S1中,机器人稳定通讯半径为R;安全半径为r满足0<r<R;机器人i的邻居机器人作为邻居集合,其表达式为:

3.根据权利要求2所述的一种基于控制障碍函数的轮式机器人分布式安全控制方法,其特征在于,步骤S2中,编队控制器uni的表达式为:

4.根据权利要求3所述的一种基于控制障碍函数的轮式机器人分布式安全控制方法,其特征在于,步骤S3中,构建的分布式控制障碍函数Bi(x...

【技术特征摘要】

1.一种基于控制障碍函数的轮式机器人分布式安全控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于控制障碍函数的轮式机器人分布式安全控制方法,其特征在于,步骤s1中,机器人稳定通讯半径为r;安全半径为r满足0<r<r;机器人i的邻居机器人作为邻居集合,其表达式为:

3.根据权利要求2所述的一种基于控制障碍函数的轮式机器人分布式安全控制方法,其特征在于,步骤s2中,编队控制器uni的表达式为:

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【专利技术属性】
技术研发人员:王肖宇董怡
申请(专利权)人:同济大学
类型:发明
国别省市:

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